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桥面粗糙度对防水黏结层性能影响研究
2023年11月24日    阅读量:123239    新闻来源:陈标 等《公路》  |  投稿

摘 要

广州机场第二高速公路具有桥隧比高的特点,桥面铺装施工时,既要保证耐久性又要兼顾施工的快速性,通过增加桥面的粗糙度,采用抛丸工序,以保证层间黏结强度,利用拉拔试验对比分析现场试验测试结果,分析桥面粗糙度对防水黏结层黏结性能影响,确定抛丸工艺效果,从而指导类似工程现场施工。


关键词

桥面粗糙度 | 高桥隧比 | 防水黏结层 | 拉拔试验


1、概述


广东是我国桥梁大省,随着高速公路路网密度的增大、征地拆迁难度的增加,桥梁所占的比重将会越来越大,市区高速公路部分项目中桥梁所占比重已高达85%。纵观广东桥梁使用现状,许多桥梁在未达到设计使用寿命前,桥面铺装层过早破坏的情况屡见不鲜[1,2]沥青网sinoasphalt.com。桥面铺装损坏固然有沥青混凝土铺装层配合比设计不当、施工质量不佳等[3,4]方面因素,但通过现场调查分析发现,主要原因之一是防水黏结层抗剪强度不足,在行车荷载作用下,桥面铺装层出现车辙、推移等病害。


广东是典型的湿热多雨地区,沥青混凝土铺装层与桥面之间黏结层处理效果是工程的技术难点之一。广州机场第二高速公路通过理论、试验研究及实体工程验证,研究桥面粗糙度对防水黏结层技术性能的影响,对于提高桥面铺装层的质量具有重要意义。


2、试验布置


为确定不同表面处理措施效果,在广州机场第二高速公路SG01标金谷南高架桥以及SG02标大塘高架桥施工完成后对桥面进行了处理试验。测试指标为构造深度(一定面积的表面凹凸不平的平均深度)、拉拔强度、界面破坏形式。测试目的是确定不同表面构造深度以及抛丸工艺对层间黏结强度的影响。


2.1金谷南高架桥


试验测试位置选取:距两侧护栏1~4M,保证测试位置处于车辆可喷洒范围内;沿行车方向布置,并尽量布置在桩号间距15m范围内,避免了因车道不同,车辆喷洒不匀等因素的影响。试验设计见表1,现场浮浆表面特征见图1。

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2.2大塘高架桥


试验设计见表2,桥面处理措施试验布置见图2。

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3、拉拔试验


采用某公司拉拔试验机在现场进行拉拔试验,见图3,拉拔取芯点为前期构造深度测试点,试验过程中设置拉拔速度为10mm/min,试验时路表温度为26°~27℃,于沥青摊铺的起步阶段设置测试端,此时层间黏结温度偏高,采用温度探测器测试,约为50°~60℃。


试验时在所选点位上进行现场钻芯,钻取深度达到桥面即可,钻取直径为10cm,使得所钻芯样与周围沥青中面层脱离,仅底面与桥面相黏结,为使芯样表面与拉拔头充分黏结,钻芯结束后用吹风机将芯样表面水分吹干,防止在试验过程中拉拔头脱落,干扰试验[5,6]。对表面烘干的芯样进行现场拉拔测试,先对拉拔头涂抹黏胶,然后将拉拔头垂直盖在芯样表面上,静置约0.5h,待拉拔头与芯样表面充分黏结后,将拉拔仪的拉杆与拉拔头连接并进行拉拔测试。

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4、试验结果与分析


在金谷南高架桥及大塘高架桥进行不同桥面处理措施处理后的构造深度、表面状况以及层间黏结强度试验,分析不同表面处理措施效果。


4.1金谷南高架桥


4.1.1拉拔试验结果


金谷南高架桥左幅进行整体化层抛丸,按照原定方案,在桥面进行定点,并选取了一部分地段预留不抛丸处理,于沥青摊铺的起步阶段设置测试端,此时层间黏结温度偏高,采用温度探测器测试,约为


50°~60℃。


测试结果见表3。

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(1)序号2为未抛丸,该处浮浆较多、构造深度大于0.70mm,但是该芯样在取芯过程中直接被取芯机带出,因此无法确定其黏结强度,对比其他两处未抛丸处,均能进行拉拔测试,由此可以得出该处防水黏结层与整体化层之间黏结强度极低,可见浮浆对于层间黏结具有重要影响。


(2)未抛丸芯样拉拔强度小于抛丸拉拔强度,抛丸后层间黏结强度相对于未抛丸时提高38%左右。


(3)分析序号5和序号6,对于未抛丸情况时,提高构造深度,可增加层间黏结强度,但仍然小于抛丸+普通构造深度措施黏结强度,可见采用未抛丸情况下提高构造深度的措施难以有效提高黏结强度。


4.1.2层间破坏状态对比分析


对比分析层间拉拔试验的层间破坏状态,试验结果可以更直观地反映其破坏形式,如果表面黏结不佳,则易产生破坏面,桥面铺装与桥面之间黏结不良,则会从桥面与防水层之间破坏,见图4,如果构造及表面状况良好,则会从中面层与防水黏结层之间破坏,见图5。

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4.1.3不同措施界面破坏形式


由表4可以清晰地看出抛丸措施的作用,进行抛丸后,破坏形式均为破坏形式B,未抛丸时,破坏形式均为破坏形式A,其中序号2的芯样更是在取芯过程中直接由取芯机带出,黏结强度非常低,因此抛丸是桥面应实施的措施,有利于层间黏结。

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4.1.4结论


(1)抛丸可以清除浮浆、浮尘、垃圾等,提高桥面整体化层的粗糙度,有利于桥面防水黏结层与下部整体化层的黏结。


(2)在高温情况下,与未抛丸相比,抛丸后拉拔平均强度可提高38%左右。


(3)采用增大构造深度+未抛丸工艺虽然能够增加一定的黏结强度,但是破坏形式仍为桥面铺装层与防水层间破坏,该种工艺的黏结强度仍然小于抛丸+普通构造深度工艺黏结强度。


(4)从破坏界面看,抛丸后芯样均从防水黏结层与中面层之间破坏,而未抛丸芯样均为防水黏结层与下部整体化层之间破坏,因此抛丸是高速公路桥面铺装最好的实施工艺。


4.2大塘高架桥


4.2.1拉拔试验结果


大塘高架桥左幅进行桥面抛丸,按照原定方案,在桥面进行定点,并选取了一部分地段预留不抛丸处理,并进行粗糙度测试,测试结果见表5。

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由表5可以看出,桥面选取测试点处,其构造深度均大于0.65mm,而根据现有研究表示[7],当构造深度超过0.7±0.1mm时,表面纹理对层间黏结强度的影响较小,因此后续进行层间拉拔试验时,可以基本排除表面纹理对层间拉拔强度的影响。


不同措施处理后的表面状况见图6。


4.2.2表面处理措施状况评价


根据现场处理效果可知:采用抛丸机4档即以15m/min左右速度抛丸2次后,桥面60%~80%旧混凝土被抛丸后暴露为新鲜基面,且表面干净无沙尘,处理效果较好。采用抛丸机4档即以15m/min抛丸1次后,桥面60%~70%暴露为新鲜基面,表面无沙尘。当采用抛丸机5档即以20m/min速度前行,桥面45%~55%暴露为新鲜基面,表面无沙尘。采用水车对表面进行高压水冲洗,发现除较深构造处有少量沙尘外,表面较为整洁干净。而采用吹风机进行吹尘,虽然能够清除表面沙尘,但是由于拉毛产生表面纹理,纹理中堆积了大量的沙尘,沙尘互相嵌挤,而吹风机采用风力清除,难以破坏这种嵌挤结构,因此纹理中的沙尘较难去除,表面清洁度较低。综合处理措施的表面处理效果,其状况评价见表6。


在大塘高架桥左幅中面层施工完后,按照原定方案,进行了拉拔试验,试验时路表温度为15℃,其结果见表7和图7。

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4.2.3不同表面处理措施效果


通过上述结果可知:吹尘措施是所有表面处理措施中效果最差的措施,其层间黏结强度为0.370MPa,采用抛丸措施能够提升层间黏结强度,相对于未抛丸措施,抛丸后的层间黏结强度均高于冲洗和吹尘的处治措施。为更好地分析提升效果,以不同表面处理措施的层间拉拔强度值进行比对,结果见表8。


4.2.4结论


(1)相对于采用简单吹尘表面处理而言,采用水车对表面进行冲洗后,其层间黏结强度提升18%;采用5档抛丸1次后,层间黏结强度提升79%;采用4档抛丸1次后,层间黏结强度提升69%;采用4档抛丸2次后层间黏结强度提升64%;可见,采用抛丸措施对层间黏结强度具有很好的提升效果。

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(2)采用不同档位抛丸以及抛丸不同次数后,层间黏结强度均可达到0.60MPa以上,且变化幅度在10%以内,因此采用5档及以下档位抛丸1次即可取得较好效果。


(3)采用水车对表面冲洗后,其层间黏结强度达到0.437MPa,因此桥面清洁度是影响层间黏结强度的重要因素。


5、结语


本文以广州机场第二高速公路作为试验开展路段,以拉拔试验的方式对比分析现场试验测试结果,分析了桥面洁净度对防水黏结层的黏结性能影响,确定了抛丸工艺的效果,从而指导类似工程的现场施工。


(1)抛丸可以清除浮浆、浮尘、垃圾等,提高桥面整体化层的粗糙度,有利于桥面防水黏结层与下部整体化层的黏结,是高速公路桥面铺装最好的实施工艺。


(2)相对于采用简单吹尘表面处理而言,采用水车对表面进行冲洗后,层间黏结强度得以提升,因此桥面清洁度是影响层间黏结强度的重要因素。

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标签:今日头条综合论文技术中心沥青混凝土
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